Розробка програмної системи управління енергоспоживанням міських об’єктів розумного міста

Abstract

Кваліфікаційна робота присвячена розробці програмної системи управління енергоспоживанням міських об’єктів розумного міста. У першому розділі кваліфікаційної роботи описано концепцію "розумного міста" та особливості управління енергоспоживанням міських об’єктів. Висвітлено сучасні підходи до моніторингу енергетичних ресурсів. Розглянуто існуючі програмні рішення та технології, що застосовуються для збору, обробки й аналізу даних про енергоспоживання. Проведено аналіз аналогів та визначено вимоги до програмної системи. У другому розділі кваліфікаційної роботи виконано проєктування програмної системи. Досліджено функціональні та нефункціональні вимоги до програмного забезпечення. Подано архітектуру системи, структуру бази даних MongoDB, модель взаємодії програмних модулів та алгоритми обробки інформації. Розроблено схему інформаційних потоків та логіку функціонування системи. У третьому розділі кваліфікаційної роботи описано реалізацію програмної системи засобами мови програмування Python. Проаналізовано особливості використання MongoDB для зберігання даних, бібліотеки PyMongo для роботи з базою даних та фреймворку PyQt5 для створення графічного інтерфейсу користувача. Реалізовано модулі збору, зберігання, обробки та аналізу даних про енергоспоживання міських об’єктів. Проведено тестування системи, побудовано графіки споживання енергії та виконано аналіз результатів роботи програмного забезпечення. Об’єкт дослідження: процес управління енергоспоживанням міських об’єктів в умовах функціонування концепції "розумного міста". Предмет дослідження: методи, моделі та програмні засоби збору, зберігання, аналізу та візуалізації даних про енергоспоживання міських об’єктів.

The qualification thesis is devoted to the development of a software system for managing energy consumption of smart city facilities. The relevance of the research is determined by the need to improve the efficiency of energy resource utilization, reduce costs, and implement modern digital technologies for monitoring and analyzing energy consumption. The first chapter describes the concept of a smart city and the specific features of energy consumption management in urban facilities. Modern approaches to energy resource monitoring are highlighted. Existing software solutions and technologies used for collecting, processing, and analyzing energy consumption data are reviewed. An analysis of existing analogues is carried out, and the requirements for the software system are defined. The second chapter presents the design of the software system. Functional and non functional requirements for the software are investigated. The system architecture, MongoDB database structure, interaction model of software modules, and information processing algorithms are described. An information flow scheme and the system operation logic are developed. The third chapter describes the implementation of the software system using the Python programming language. The features of using MongoDB for data storage, the PyMongo library for database interaction, and the PyQt5 framework for developing the graphical user interface are analyzed. Modules for collecting, storing, processing, and analyzing energy consumption data of urban facilities are implemented. System testing is conducted, energy consumption graphs are generated, and the results of the software operation are analyzed. Object of research: the process of energy consumption management of urban facilities within the framework of the smart city concept. Subject of research: methods, models, and software tools for collecting, storing, analyzing, and visualizing energy consumption data of urban facilities.